▶ 공식 : 슬러지 유기물 비 = VSS/TSS × 100 (%)
① VSS (휘발성 부유물질, mg/L)
② TSS (총 부유물질, mg/L)
▶ 설명
① 원수나 슬러지 중에서 유기 성분(살아있는 미생물+유기물)이 차지하는 비율입니다.
② TSS 전체 중 유기물 비율(VSS)이 높은 것이 '건강한 슬러지'를 의미합니다.
③ VSS/TSS는 원수나 농축조 등의 부유물 전체에서 유기물 비중을 평가하는 일반적인 물성 분석 지표로 MLVSS/MLSS의 개념을 포함하는 광의의 개념입니다.
▶ 활용
① 전체 시료에서 유기물이 차지하는 비중을 평가
② 슬러지 품질 평가,
③ 슬러지 노화 판단.
④ 탈수 효율 평가
⑤ 폐기 성상 확인
▶ 운영 기준
① 정상 범위 : 20~60%
▶ 예제
① VSS : 1,600mg/L,
② TSS : 3,000mg/L
③ → 슬러지 유기물 비율 = (1600 / 3000) × 100 = 53.3%
▶ 공식
① 0.2mg/L 이하,
② 이상적인 농도는 0.0~0.1mg/L
▶ 설명
① DO가 높으면, 탈질 미생물이 산소를 먼저 사용하고 질산성질소(NO3--N)는 사용하지 않아 탈질 억제
② DO가 낮아야, 무산소 조건이 형성되고 질산성질소(NO3--N)가 전자수용체로 사용되면서 탈질 진행
▶ DO가 높아지는 원인과 해결책
① 내부 반송수에 산소가 포함됨 → 반송 위치 조정 및 탈기조 설치
② 전단 산화조의 과도한 포기 → 포기량 조절 또는 단계식 DO 관리
▶ 공식 : TKN 부하(kg/d) = TKNi × Q
① TKNi : 유입 총질소 농도, g/m³
② Q : 유량, m³/d
▶ 설명
① TKN은 암모니아성 질소와 유기성 질소를 모두 포함하는 값입니다.
② 폐수 내 TKN 농도와 유량을 곱해 하루 TKN 부하량을 계산합니다.
▶ 활용
① 탈질 처리 공정 설계와 운영에 필요한 기초 데이터로 사용됩니다.
→ 필요 COD = TKN 부하량 × 질소 산화율 × 4.5
② 위의 계산을 통해 필요한 유기탄소원 필요량을 알 수 있습니다.
③ 총질소 배출기준 대응 전략 수립에 이용
④ 질산화 처리 공정 설계와 운영에 필요한 기초 데이터로 사용
▶ 운영 기준
① TKN 부하량은 처리 목표(배출 수질 기준)에 맞추어 계획해야 합니다.
▶ 예제
① TKNi : 250g/m³
② Q : 1,000m³/d
③ → TKN 부하량 = 250g/m³ × 1000m³/d × 1kg/1,000g = 250kg/d
▶ 공식: 질소 산화율(%) = (TKNi –TKNo)/TKNi × 100
① TKNi : 유입 폐수 내 유기성 질소 농도 및 암모니아성 질소 농도의 합계
② TKNo : 배출수 내 유기성 질소 농도 및 암모니아성 질소 농도의 합계
▶ 설명:
① 폐수 내 TKN 중 얼마나 산화 반응이 진행되었는지를 %로 표현한 수치
② 유기성 질소가 많은 폐수(축산, 식품, 제약)에서 공정 효율을 제대로 해석하는데 필요
③ TKN 성분 중 유기성 질소가 어렵지 않게 암모니아성 질소로 전환되는 현장에서는 유출 TKN 대신 유출 암모니아성 질소를 대입할 수 있음
▶ 운영 기준(현장 경험치)
① >85% 경우 암모니아 화와 질산화가 모두 우수
② 70~85%는 정상 범위로 안정적임
③ 50~70%인 경우는 암모니아와 또는 질산화 중 하나 저해 가능성 있음
④ <50% 경우 유기성 질소 전환 지연 또는 질산화 중단 우려
▶ 활용: 질산화 효율 확인
▶예제
① 유입 TKN : 400g/m³
② 유출 NH4+-N : 50g/m³(유기성 질소가 쉽게 암모니아 형태로 전환하는 현장)
③ → 질소 산화율 = (400-50)/400 = 87.5%
▶ 공식: (유입 NOx-N – 유출 NOx-N)/유입 NOx-N × 100 (%)
① NOx-N : NO3--N + NO2--N
② 유입 NOx-N : 탈질조로 유입되는 NOx-N 농도(g/m³)
③ 유출 NOx-N : 탈질조(또는 배출수)에서 남은 NOx-N 농도(g/m³)
▶ 설명:
① 질산이 얼마나 질소가스로 환원되었는지 평가
② 유입된 NOx-N 중 얼마나 탈질을 통해 제거되었는지의 비율
▶ 활용: 탈질조 성능 확인
▶ 예제
① 유입 NO3--N : 50g/m³
② 유출 NO3--N : 20g/m³
③ → 탈질 효율 = (50-20)/50 =60%
▶ 공식 : 질산성질소 소비율(g/m³.hr) = ΔNO3--N / Δt 공식이 일반적임
① ΔNO3--N : 질산염 감소 농도, g/m³
② Δt : 시간, hr
▶ 설명
① 탈질공정(무산소조)에서 미생물이 단위 시간당 질산성질소가 얼마나 소비되는지를 표현
▶ 활용
① 탈질 효율
② 외부 탄소원 필요 여부 판단
③ 무산소조 부하조정
④ 독성물질 존재 여부 판단
▶ 측정 시기
① 외부 탄소원 주입 전후
② 계절별 슬러지 활력 변화 체크
③ 독성물질 유입 의심 시
▶ 측정 방법 요약( Batch Test 방식)
① 혼합액 시료 채취(탈질 가능 슬러지 포함)
② NO3--N 초기 농도 조정
③ 탄소원 주입 여부 설정(유무 비교 가능)
④ 무산소 조건 유지(질소 공급 방지, 교반은 유지)
⑤ 1~5분 간격으로 NO3--N 농도 측정
⑥ NO3--N 감소 속도 계산 → NUR 도출
▶ 운영 기준
① 1 이하 : 매우 저활성 또는 독성 영향
② 1~3 : 낮음(탄소원 부족 가능성)
③ 3~8 : 양호한 탈질 성능
④ 8~15 : 고활성 슬러지, 고효율 탈질
⑤ 15 이상 : 외부 탄소원 과잉 또는 실험 오차 확인 필요
▶ 예제
① 무산소 반응기에서 NO3--N 농도 변화 측정
② 시간당 농도 변화
③ 0분(최초) → 20
④ 15분 → 16.5
⑤ 30분 → 13.2
⑥ 45분 → 10.0
⑦ →질산성질소 소비율 = (20-10)g/m³/(45÷60)hr = 10g/m³/0.75hr = 13.33g/m³.hr
▶ 예제 해석
① 해당 슬러지는 질산성질소를 시간당 13.33g/m³ 속도로 제거
② 일반적인 범위(3~15g/m³.hr)에서 활성이 매우 우수한 상태
③ 탄소원이 충분하거나 슬러지 활력이 매우 양호하다는 의미
※ 여러 이유로 NO3--N 외에 NO2--N이 유의미하게 존재할 경우는 다음 식을 적용
① NUR = ΔNOx-N / Δt (g/m³.hr) = Δ( NO3--N + NO2--N ) / Δt
② 일반적으로는 아질산(NO2--N)의 농도가 극히 낮거나 일시적이므로 무시하지만
③ 상시로 NO2--N이 많은 현장, 독성물질 유입으로 질산화가 불완전한 경우 사용
▶ 공식 : T-N 제거 중량(kg/d) × 4.5
① T-N 제거 중량 : Q(유량, m³/d) × (현재–목표)NO3--N 농도(g/m³) × 1/1000
② 4.5 : 탈질을 위해 필요한 COD/T-N 중량 비율
→ 1kg의 T-N을 제거에 필요한 유기물(COD)량은 4.5kg
③ COD는 CODcr를 말합니다.
▶ 설명 : 탈질을 위한 외부 탄소원 투입량 산정
▶ 활용 : T-N 제거 중량이 10kg/d라면, COD 45kg/d가 필요함.
▶ 예제
① Q : 1,000m³/d
② 현재의 NO3--N 농도 : 90g/m³
③ 목표 NO3--N 농도 : 30g/m³
→ 제거해야 할 질산성질소 농도 : 60g/m³
→ T-N 제거 중량 : 1,000m³/d × (90-30)g/m³ × 1kg/1,000g = 60kg/d
④ → 유기탄소원 COD 중량은 60kg/d × 4.5 = 270kg/d
